视频监控系统常见故障检测与维修技术_段远杰.pdf

122电力与电子技术Power&Electronical Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering随着电子信息技术的发展，视频监控技术日益成熟，为实现对空间环境的实时记录，视频监控系统在交通安全、工业生产、日常生活等不同领域得到了广泛应用。基于视频监控系统设计与工作特点，其发生故障的频率较高，且故障类型较为复杂，因此，针对一些较为常见的故障，工程师应能够根据故障现象准确、快速定位，并采取正确的维修方法使视频监控系统恢复正常。1 视频监控系统概述视频监控系统是指基于图像/视频拍摄、数据存储或传输、自动控制、图形图像处理、人工智能等技术所构建的电子信息系统，其能够对特定环境在一段时间内发生的情况进行记录和回放1。视频监控系统发展经历了三个阶段，即傻瓜式监控阶段、自动化监控阶段和智能化监控阶段，傻瓜式监控阶段的系统功能较为单一，仅可以实现固定方位的图像/视频本地存储；自动化监控阶段是增加了云平台等自动控制技术后，可实现对监控系统的远程控制；智能化监控阶段的系统功能更加丰富，尤其是增加了后台信息处理单元和人工智能软件等，可满足更加广泛的场景需求。2 视频监控系统组成及功能目前，视频监控系统的构成主要包括三个部分，即信息综合处理单元、信息传输单元、信息获取单元，其拓扑结构如图 1 所示。信息综合处理单元包括硬件和软件两个方面，硬件主要包括信息显示终端、服务器、解码器、网络存储器等（如图1 所示），其中，服务器又分为视频管理服务器、数据管理服务器和媒体交换服务器（或网络服务器）等。软件则是指用于处理管理视频信息和系统状态的各种后台工具，其功能主要包括视频信息的移动、删除、复制等，以及对视频监控系统硬件状态的控制。信息传输单元包括本地信息传输网络、无线传输网络和交换机、路由器等，且根据视频监控系统工作环境不同，部分信息传输单元还包括卫星传输模块。这里需要注意的是，信息传输单元作为视频监控系统的中间部分，其承担着图像/视频传输的重要任务，因此，在该单元设计中信息安全模块也必不可少。信息获取单元由各种类型的图像/视频采集设备组成，视频监控系统常见故障检测与维修技术段远杰（4806 工厂军械修理厂 浙江省宁波市 315834）摘要：本文以视频监控系统较为常见的故障为研究对象，系统性的分析了不同故障出现的具体原因，在详细介绍了相关故障的现象与定位方法的基础上，提出具有可行性的维修方案，以保证视频监控系统正常工作状态。关键词：视频监控系统；故障检测；数字存储设备图 1：视频监控系统拓扑图123电力与电子技术Power&Electronical Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering以及为保证所采集信息在信息传输单元的正常传输而增加的编码器，该编码器与信息综合处理单元解码器可实现对所传信息的编解码。2在视频监控系统设计中，基于信息获取单元还包括伺服控制模块、自动报警模块等，信息综合处理单元可通过本地、远程等多种方式对相关模块进行控制，从而丰富视频监控系统功能构成。3 视频监控系统常见故障及维修视频监控系统构成较为复杂，在实际使用过程中需要24 小时连续工作，这导致其发生各种故障的概率较高，这对视频监控系统维修工程师的故障定位能力和维修水平有着较高要求。以下对视频监控系统较为常见的故障进行了总结，并提供了具有可参考性的维修方法。3.1 数字存储设备故障数字存储设备为视频监控系统信息综合处理单元和本地存储模块的重要组成部分，相比较传统硬盘存储设备来说，该存储设备数字化程度更高，存储空间更大。在实际使用过程中，数字存储设备故障率较以往有所下降，但故障类型更加多样，且定位难度较大3。以海康 16 路 SDI 数字硬盘录像机为例，其能够满足不同图像/视频信号的多路存储需求（如图2所示），该数字硬盘录像机能够支持多路信号回放，但由于其采取了单卡或多卡（高速摄录需求）的硬体设计，因此，在实际使用过程中所发生的故障类型也有着一定的差异，在维修过程中所适用的方法也有所不同。3.1.1 系统启动故障在某些情况下，数字存储设备无法启动、频繁重启，若不及时进行处理，该故障将直接影响启动模块寿命，甚至直接损坏设备。在对此类故障进行分析后发现，不同现象所对应的故障原因有着明显区别，具体如表 1 所示。除以上两种较为常见的现象外，系统启动故障还可能会表现为数字存储设备异常报警，该故障则主要是由于存储设备主板状态下降导致，也存在因为部分用户在实际使用过程中连接非标设备导致板件故障的情况。针对此类故障，需要对主板进行外观检查，确认相关敏感元器件是否存在烧蚀、漏液等问题，并更换主板进行测试。3.1.2 视频输出故障视频监控系统视频输出故障多由数字存储设备引起，由于多路视频输出模块设计的复杂性，以及其信号抗干扰性差等问题，这增加了视频输出故障概率。在对以往故障经验进行总结的情况下，因数字存储设备导致的视频输出故障情况如表 2 所示。若视频监控系统在正常使用情况下出现视频输出故障，在排除以上故障的情况下，则可能是由于数字存储设备内部板卡出现松动导致4。在检查内部板卡时，需要对板卡外观进行检查，确保板卡外观无明显异常，并对相关电子板卡进行固定。表 1：数字存储设备系统启动故障分析故障现象故障分析检测及维修方法启动模块掉电1、外部供电电压不稳定；2、主板 ATX 接口不良；3、接地不良。为避免故障扩大，首先检查接地情况，在确保接地正常的情况下，对供电回路进行检测，确定供电电压、功率和主观 ATX 接口正常。频繁重启1、视频输出线路故障；2、主板时钟故障；3、硬盘故障。由于主板时钟故障发生概率较低，首先检查各路视频输出信号，在输出信号正常的情况下，对硬盘工作状态进行检查（多卡硬体设计此故障较为普遍），若无法解决该故障，则故障基本定位为主板时钟故障，并更换故障件。表 2：数字存储设备视频输出故障分析故障现象故障分析检测及维修方法无视频输出1、系统升级失败；2、某路视频对应芯片故障；3、视频线路连接异常。首先确认视频线路连接情况，其次检查系统升级文件，确认升级文件与系统设置匹配。若升级文件匹配，则需要更换视频编解码模块，更换过程注意等待电容完全放电。视频图像干扰1、前端视频不良；2、视频传输线缆阻抗失配；3、靠近干扰源。首先检查视频传输线缆是否存在断路、短路情况；其次检查传输线缆阻抗是否满足要求；若视频图像存在不断变化的该干扰条纹，则需要对周围干扰源进行检查，并采取抗干扰措施（若干扰条纹为黑白色，则大概率是由于 50 周的工频干扰所造成）。图 2：视频监控系统接口124电力与电子技术Power&Electronical Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering3.2 远程控制故障视频监控系统的远程控制功能可实现对关联设备工作状态的集中管理，因此，远程控制故障不仅会影响对特定空间环境状态的记录，同时也会降低工作效率。5远程控制功能涉及单元模块较多，在实际故障定位和维修方面存在一定困难。矩阵键盘切换图像无反应：作为一种较为常见的远程控制故障，操作人员无法通过矩阵键盘对显示器所显示画面进行切换的情况下，相关问题主要为线缆连接、地址码匹配等问题，因此，维修人员需要按照以下步骤进行故障定位。第一步，检查矩阵键盘供电情况。矩阵键盘属于有源设备，在正常供电的情况下才能够发出相关控制命令。所以，维修人员应当检查供电端子电压是否正常，以及端子接插部分有无松动情况。在实际检测过程中，需要采取示波器对电压的持续性和稳定性进行明确，尤其是存在外部干扰的情况下，小信号的稳定性将明显下降，若存在这一问题，则需要采取必要的抗干扰措施。第二步，检查矩阵键盘内部接插件及线缆连接情况。矩阵键盘使用频率相对较高，在实际使用过程中经常出现接插件及线缆脱落的情况，并因此导致矩阵键盘操作功能失效。由于矩阵键盘内部接插件及线缆连接较为复杂，线缆脱落可通过目视进行定位，而元器件虚焊等导致的接插件连接问题则更加隐蔽，建议通过单点检测或功能检测等方式进行故障精准定位，并对虚焊部位进行修复即可解决该故障，否则，需要更换对应电子元器件。第三步，检查矩阵键盘地址码配置情况。对与通过 I/O接口方式进行数据传输的矩阵键盘，为保证矩阵键盘对目标设备控制的有效管理，在系统设计中对矩阵键盘地址进行编码，这在多个控制终端的视频监控系统中较为常见。在键盘供电、内部元器件及连接线缆正常的情况下，故障多为系统内部地址码文件更新或损坏导致，维修人员需要恢复该文件中对应矩阵键盘的地址编码，系统重启后故障将消除。矩阵键盘失效情况出现概率较高，在实际处理过程中，为提高维修效率，建议维修人员提前准备功能正常的备件。在更换备件后若故障依然存在，则基本判定为地址码匹配故障，若故障消失，则可以将存在故障的原件带回维修。3.3 通信网络故障视频监控系统采用了本地通信与远程通信两种机制，其网络通信系统架构如图 3 所示，因此，这使得视频监控系统通信网络故障类型较为复杂，在进行故障定位时需要区分故障范围，从而提高维修速度。6结合早期视频监控系统故障处理经验，常见故障为交换机故障通信编码开关设置错误、服务器故障等。3.3.1 交换机故障交换机是视频监控系统通信功能体系构建的重要硬件之一，由交换机导致的通信网络故障则主要表现为视频信号传输中断、视频传输延迟明显、视频传输质量下降等。基于不同故障现象，可以按照系统、软件和硬件的流程进行排查和维修。（1）排除系统故障。由于交换机的特殊工作原理，目前，大多数交换机仅配置了具有一定容量限制的存储模块，若存储模块数据超容，则会导致系统稳定性明显下降，故障率明显增加。对于此类故障，需要定期进行系统维护或更新，建议通过制造商指定链接下载系统文件进行修复。（2）排除软件故障。在监控系统扩容或维修过程中，需要对发生变化的设备或单元进行重新配置，而软件配置错误也会导致交换机无法正常工作，如 IP 冲突、VLAN 分配错误、端口开放权限错误等，在无法准确定位配置故障的情况下，需要进行系统重置，并根据系统实际 PIN 操作返回信息完成软件配置。（3）排除硬件故障。在进行系统 PIN 操作时，可以发现部分硬件故障，而硬件故障也是交换机故障中出现几率最高的故障类型，如端口故障、线路故障。针对端口故障，主要表现为光纤端口、RJ-45 端口出现损坏，修复端口即可恢复正常。7而线路故障的排查难度较大，尤其在远距离传输的情况下，仅能够通过短路法、排除法等进行定位，并且，针对光纤连接中因传输线交错连接导致的网络环路问题也要图 3：视频监控系统传输网络图 4：交换机光纤网络环路故障125电力与电子技术Power&Electronical Technology电子技术与软件工程Electronic Technology&Software Engineering引起注意（如图 4 所示）。3.3.2 通信编码开关设置错误网络系统内部通信功能的实现需要完善且匹配的通信协议，在系统正常工作状态下通信协议设置问题一般不会发生变化，该问题多出现在部分设备更换之后，且不会大规模出现。由于通信协议多通过通信编码开关进行设置，在编码开关设置错误时将导致通信数据无法正常传输，因此，通过检查对应链路或关联设备通信编码开关位置既可以解决该问题。以较为常见的自编码枪式云控一体摄录系统为例，此类设备可通过控制拨码开关对通信协议进行设置，从而满足不同控制系统的通信要求（如表 3 所示），拨码开关的 OFF和 ON 分别代表 0 和 1。在进行拨码设置时，维修人员需要对设备进行断电操作，根据表 3 种不同品牌的解码器拨码开关位置可以看出，部分品牌之间的通信协议相同，因此，在维修过程中，需要在更换终端设备后对相关设备通信协议进行比对，若通信协议不同，则需要按照解码器拨码开关位置进行调整。这里需要注意的是，通信协议拨码开关设置与地址拨码开关设置应同时进行检查，并能